En ny metode til at synkronisere enheder på Jorden gør brug af kosmiske stråler

Forskellige teknologier, netværk og institutioner drager fordel af eller kræver nøjagtig tidsregistrering for at synkronisere deres aktiviteter. Nuværende måder at synkronisere tid på har nogle ulemper, som en ny foreslået metode søger at løse. Den kosmiske tidssynkronisering fungerer ved at synkronisere enheder omkring kosmiske strålehændelser, der er registreret af disse enheder. Dette kunne bringe nøjagtige timing-evner til fjernmålingsstationer eller endda under vandet, steder, som andre metoder ikke kan tjene. Tidlige test viser lovende, men den virkelige udfordring ligger måske i vedtagelsen af ​​denne nye teknik.

Menneskeheden er tæt forbundet med idéen om tid. Historisk set brugte vi selve kosmos – stjerner, solen og månen – til at måle tid og koordinere vores aktiviteter. Det er derfor på sin plads, at forskere igen kigger ud mod kosmos for at videreudvikle vores evne til at holde tiden. Professor Hiroyuki Tanaka fra Muographix ved University of Tokyo udtænkte og testede en måde at synkronisere flere enheder på, så de er enige om tidspunktet, der gør brug af kosmiske stråler fra det dybe rum. Det kaldes passende for kosmisk tidssynkronisering (CTS).

"Det er relativt nemt at holde tiden nøjagtigt i disse dage. For eksempel har atomure gjort dette i årtier nu," sagde Tanaka. "Det er dog store og dyre enheder, som er meget nemme at forstyrre. Det er en af ​​grundene til, at jeg har arbejdet på en forbedret måde at holde tiden på. Den anden er, at man i forhold til tidsmåling også kunne gøre positionsmåling bedre. Så egentlig er CTS en forløber for en potentiel erstatning for GPS, men det er stadig lidt længere fremme."

Grunden til, at det er afgørende for enheder at have en fælles tidsfornemmelse, er, at visse enheder er stadig vigtigere i mange aspekter af livet. Computernetværk, der er ansvarlige for finansielle transaktioner, skal aftale tidspunkt, så rækkefølgen af ​​transaktioner kan sikres. Der er sensorer, der arbejder i forening med at observere forskellige fysiske fænomener, som skal stemme overens, så for eksempel oprindelsen af ​​en bestemt aflæsning kan bestemmes. Sådanne sensorer kunne endda potentielt være en del af en slags katastrofevarslingssystem.

CTS virker takket være kosmiske stråler fra det dybe rum, der rammer atmosfæren omkring 15 kilometer oppe og skaber regnbyger af partikler, inklusive myoner. Myonerne rejser tæt på lysets hastighed og når jorden næsten med det samme, de kan let trænge ind i vand eller sten og sprede sig ud, mens de rejser for at dække et par kvadratkilometer jord. Uafhængige CTS-aktiverede enheder under den samme partikelbruser kan detektere de indkommende myoner, som vil have en specifik signatur, der er unik for den kosmiske strålebegivenhed, der genererede dem. Ved at dele denne information kan CTS-enheder konferere med hinanden og synkronisere deres ure i henhold til, hvornår den kosmiske strålebegivenhed fandt sted. De ultrahøjenergiske kosmiske stråler sker ofte nok, omkring hundrede gange i timen over hver kvadratkilometer af Jorden, til at CTS-enheder kan arbejde sammen i realtid.

"Princippet er robust, og teknologien, detektorerne og timingelektronikken findes allerede. Så vi kunne implementere denne idé relativt hurtigt," sagde Tanaka. "Satellitbaseret tidssynkronisering har så mange blinde vinkler ved polerne, i bjergrige områder eller under vandet, for eksempel, og CTS kunne udfylde disse huller og mere. Problemet, som med enhver ny teknologi, er et af adoption. Thomas Edison tændte op Manhattan begyndende med en enkelt pære. Måske skulle vi tage den tilgang, begyndende med en byblok, derefter et distrikt, og til sidst vil vi synkronisere hele Tokyo og videre."

Undersøgelsen vises i Scientific Reports . + Udforsk yderligere

Den første af sin slags kosmiske strålesensor observerer tsunamibølger med succes